新疆库车县铜场水库枢纽工程防洪抢险应急预案
新疆库车铜场水库建设管理有限公司
二〇一一年三月
目录
1 总则 (1)
1.1 编制目的 (1)
1.2 编制依据 (1)
1.3 工作原则 (2)
1.4 适用范围 (3)
2 工程概况 (4)
2.1 流域概况 (4)
2.2 工程基本情况 (6)
2.3 水文 (10)
2.4 工程安全监测 (13)
2.5 汛期调度运用计划 (15)
2.6 历史灾害及抢险情况 (18)
3 突发事件危害性分析 (20)
3.1 重大工程险情分析 (20)
3.2 大坝溃决分析 (24)
3.3 影响范围内有关情况 (25)
4 险情监测与报告 (26)
4.1 险情监测和巡查 (26)
4.2 险情上报与通报 (28)
5 险情抢护 (29)
5.1 抢险调度 (29)
5.2 抢险措施 (30)
5.3 应急转移 (36)
6 应急保障 (38)
6.1 组织保障 (38)
6.2 队伍保障 (40)
6.3 物资保障 (41)
6.4 通讯保障 (42)
6.5 其它保障 (43)
7 《应急预案》启动与结束 (43)
7.1 启动与结束条件 (43)
7.2 决策机构与程序 (44)
8 附件 (45)
8.1 附图 (45)
8.2 附表 (45)
1 总则
1.1 编制目的
新疆库车县铜场水库枢纽工程防洪抢险应急预案是针对因突发事件导致水库面临重大险情威胁，影响水库大坝以及下游人民生命财产安全，为有效防止和减轻灾害的损失，有计划、有步骤、有准备地防御洪水，迅速、及时和有效地控制险情，动员全社会的力量，群策群力通力合作，保证水库安全和做好水库下游人民生命财产的转移而制定比较科学合理，可操作性强的防洪抢险应急预案。突发事件或灾害主要包括：
①超标准水文气象灾害；
②超设防标准地震灾害；
③地质灾害；
④工程本身突发的重大险情事件；
⑤重大疫情、战争、恐怖分子破坏活动等事件；
⑥其它不可预见事件。
1.2 编制依据
为了防御库车河突发性洪水，减轻各种自然灾害引起的洪涝灾害，确保铜场水库大坝安全，维护人民生命和财产安全，有效提高流域防洪减灾能力，使各级防洪应急指挥部门能在灾情发生的第一时刻里快速实施决策、启动防洪抢险应急预案，根据以下法律法规及相关技术文件制定本预案：
（1）《中华人民共和国防洪法》1997年8月29日全国人大会议通过，1998年1月1日起施行
（2）《中华人民共和国水法》2002年8月29日全国人大会议通过，2002年10月1日起施行
（3）《中华人民共和国防汛条例》1991年6月28日国务院常务会议通过，1991年7月2日起实施
（4）《中华人民共和国河道管理条例》1988年6月3日国务院常务会议通过，1988年6月10日起实施
（5）《水库大坝安全管理条例》中华人民共和国国务院1991年3月22日发布实施
（6）《综合利用水库调度通则》中华人民共和国水利部1993年12月20日颁布施行
（7）《土石坝安全监测技术规范》（SL 60-94）中华人民共和国水利部1994年10月1日实施
（8）《新疆维吾尔自治区地震应急预案》新疆维吾尔自治区人民政府新政办[2000]136号通知
（9）《新疆库车县铜场水库枢纽工程初步设计报告》新疆自治区水利水电勘测设计研究院2006年11月
（10）《库车县防洪抢险应急预案》库车县水利局2010年
1.3 工作原则
认真遵循“安全第一，常备不懈，以防为主，全力抢险”的工作方针，
以确保人民群众生命安全为首要目标，贯彻执行行政首长负责制，防洪工作分级部门负责制、水库分级负责制、工程技术人员技术负责制，调动全社会力量投入防洪、抗洪工作，做到防洪有组织，预防有措施，抢险有能力。实行全面部署，保证重点，统一指挥，统一调度，服从大局，团结抗洪，立足于防大汛、抢大险、抗大灾的思想准备工作。
具体工作中以防止发生溃坝为目标，以两洞泄洪为主要应急措施，同时做好应对洪水漫溢、管涌、渗（漏）水、滑坡、裂缝、闸门事故及恐怖事件等措施并举。
1.4 适用范围
启动铜场水库防洪抢险应急预案，应根据铜场水库枢纽工程的情况以及不可估计可能发生的自然灾害等突发事件。
预案适用于铜场水库出现如下险情：
（1）如水库库区内发生超过校核标准的洪水危及水库大坝的安全。
（2）挡水建筑物：如发生严重的大坝裂缝、滑波、管涌以及漏水、大面积散浸、集中渗流、决口等危及大坝安全的可能导致垮坝的险情。
（3）泄水建筑物：如紧急泄洪时表孔泄洪洞启闭设备失灵，侧墙倒塌，底部严重冲刷等危及大坝安全的险情，泄洪（导流）洞严重断裂或堵塞，大量漏水浑浊，启闭设备失灵等可能危及大坝安全的险情。
（4）如水库库区内发生超过设防标准地震危及水库大坝的安全。
2 工程概况
2.1 流域概况
库车河流域位于中天山南麓，东与迪那河毗邻，西与黑孜河接壤，南与塔里木盆地北缘相连，北以天山为界，地理坐标介于东经82°40′-83°51′，北纬41°22′-42°38′之间，流域总面积为5070km2，行政区划属库车县。
库车河发源于天山山脉中段的科克铁克山莫斯塔冰川。上游干流称为乌什开伯西河，阿恰沟及大小龙池池水在库尔干汇入乌什开伯西河后始称为库车河。从源头至库尔干河流呈西北-东南走向；库尔干至库如力河流基本呈南北向；至库如力河流接纳东岸大支流科格纳克河后，转向南偏西，在库台克力克（阿艾）与西岸大支流卡尔塔西河交汇，连续两次转弯后南下经康村，穿过却勒塔格山，抵达兰干水文站。兰干以上径流形成区面积3118km2，河长122km。兰干以下，河川径流受引水枢纽调控，水量大部分被引入总干渠进入灌区，全长221.6km。
库车河流域共有冰川59条，冰川储量为0.7491km3，冰川面积约为23.74km2，占流域径流形成区面积的0.8%，这些冰川主要分布在支流乌什开伯西河源。库车河流域冰川规模不大，多为悬冰川、冰斗冰川等小规模冰川。冰川群雪线高度约在海拔3900-4500m之间。除冰川外，还有永久性积雪。在海拔3900m以下的中、高山区，一般为季节积雪区，季节积雪6-8月（夏季）消融补给河流。
库车河流域总的地形态势为北高南低，中部稍有隆起。流域以却勒塔格山为界，划分为山地和平原两大基本地貌单元。却勒塔格山以北为山区，
以南为库车河冲积平原区，山区面积约2946 km2，平原区面积约2124 km2。
铜场水库位于库车凹陷东端南部的却勒塔格山前缘地带，靠库车河进入南部峡谷喇叭口处，地理坐标介于东经83°03′-83°04′，北纬41°54′-41°58′之间，是拦控库车河全部径流的主要枢纽工程，也是库车河流域规划最末一级水库，在库车河兰干水文站上游约1.8km处。坝址至兰干水文站区间为峡谷区，集水面积为0.8km2。
气候特征：库车河流域地处中天山南麓，远离海洋，属于大陆性暖温带干旱气候。两大基本地貌单元的气候具有明显的差异。总体上讲，气候特征为：北部山区气候温凉，热量不足，空气湿度相对较大，降水相对充沛，无霜期较短；南部平原热量丰富，无霜期长，光照充足，降水稀少，空气干燥。
气温：多年平均气温11.4℃；七月份温度最高，多年平均值25.7℃；一月份气温最低，多年平均值-7.8℃
降水：降水水平分布不均，总态势为北多南少。北部山区降水约占全流域总降水量的87.8%。
水文特点：库车河是一条山溪性河流，多年年平均流量11.93m3/s，实测最大洪峰流量达1940m3/s。库车河流域是新疆暴雨多发生地区之一，北部山区降水约占全流域总降水量的87.8%，降雨强度以及雨区中心的位置，具有较大的偶然性。库车河洪水的成因有二：一是区域降雨，特别是中低山区大降雨形成洪水；二是随着气温逐渐上升季节性积雪、冰川以及永久积雪消融汇入河流形成洪水。按成因库车河洪水分为三种类型：暴雨洪水、冰雪消融洪水、雨雪混合型洪水。
2.2 工程基本情况
2.2.1 工程基本情况
铜场水库为中型三等工程，主要建筑物大坝为2级建筑物，泄水建筑物为3级建筑物，次要建筑物为4级，地震设防烈度为8度，主要建筑物为：（1）粘土心墙坝
粘土心墙坝坝顶长度240m，坝顶宽10m，防浪墙顶高程为1335m，坝顶高程为1334m。上游坝坡为1：2.75，下游坝坡为1：2，下游坝坡布置两级“之”字形上坝道路，道路宽8m，与进场公路连接。
（2）泄洪(导流)洞
泄洪(导流)洞位于左岸，由进口引渠段、闸井段、洞身段、出口消能段组成，全长485.691m，引渠底板高程1295m，进水口闸井底板高程1295m，闸井内设置平板事故检修门和弧形工作门，事故检修门孔口尺寸为5m×6.7m。弧形工作门孔口尺寸为5m×5.5m。洞身断面为无压城门洞型，断面尺寸为7m×7.6m，纵坡1/45，最大流速24.7m/s,洞出口底板高程1284.401m。主要任务是施工期导流，运行期泄洪、排沙、放空水库和灌溉及城市工业用水，其最大泄流量为606m3/s。
（3）表孔泄洪洞
表孔泄洪洞位于左岸，由进口引渠段、控制段、洞身段、消能段及护坦段,全长为458.28m。引渠底板高程1321mm，控制段采用”WES”溢流堰型，堰顶高程1323m，堰宽7.0m，由弧形钢闸门控制泄流，孔口尺寸
7.0m×7.4m。洞身段为无压洞，纵坡i=0.07，洞身标准断面尺寸为5m×7.5m，洞身段长320m。洞内最大流速V=19.89m/s。主要任务是非常工况条件下
渲泄洪水，其最大泄流量为271m 3/s 。
2.2.2 有关技术参数及泄流能力、库容曲线
铜场水库的泄水建筑物包括泄洪（导流）洞及表孔泄洪洞。泄洪（导流）洞进口闸井底板高程1295m ，进口孔口为5m×5.5m ，其任务为施工期导流及运行期泄洪、排沙、放空水库，在灌溉发电隧洞未建成之前，承担灌溉放水任务。表孔泄洪洞位于泄洪（导流）洞东侧，进口堰顶高程1323m ，堰宽7m 。
（1）泄洪（导流）洞泄流能力计算
泄洪（导流）洞采用无压洞过流，泄流能力按下列公式计算∶
)(20e H g e B Q ?-??=εμ
式中：μ ── 流量系数，取值0.862；
B ── 孔口宽度；
e ── 闸门开度；
0H ── 上游水面至闸底板总水头；
ε ── 垂直收缩系数，取值0.895。
（2）表孔泄洪洞泄流能力计算
表孔泄洪洞为WES 实用堰，其泄流能力按下式计算：
2/302H g b m Q s σε=
式中： m ——流量系数
ε——侧收缩系数，ε=1-0.2×[ξk+(n+1)ζ0]×H 0/(n×b)
ξ为闸墩形状系数，ξ=0.4
b——堰宽，7.0m
H0——堰前计入行进流速水头的堰上总水头，取H0=H，H为堰顶静水头。
σs——淹没系数，取值为1。
表孔泄洪洞、泄洪（导流）洞泄流曲线节点表（敞泄工况）
（3）铜场水库淤积前后库容曲线
铜场水库（初始）库容曲线图
铜场水库（冲淤平衡后）库容曲线图
面积(km )2容积(10 m )43
面积(km )2容积(10 m )43
0.0 1.2 2.4 3.6 4.8 6.07.2
2.2.3 蓄水安全鉴定
2011年2月23～28日，水利部、交通运输部、国家能源局南京水利科学研究院组织专家组，对铜场水库进行蓄水安全鉴定工作。主要对铜场水库已完工程包括大坝、输泄水建筑物及金属结构等作出安全评价，提出《铜场水库蓄水安全鉴定报告》。蓄水安全鉴定结论是：铜场水库枢纽工程设计符合规范要求，已完工程的施工质量满足设计和规范要求，当前形象面貌已基本满足下闸蓄水要求，可择机下闸蓄水。下闸蓄水期间应加强大坝安全监测和巡视检查，及时整理分析监测资料，掌握工程运行状态，保障工程蓄水安全。
2.3 水文
2.3.1 暴雨特性
库车河流域的暴雨成因，从环境形势与天气系统而言，多属于“北高南低型”，此环流形势北部为高压脊，南部为低压槽式低涡。流域地形向南倾斜开口，为偏西方向水汽的迎风坡，是新疆暴雨多发生地区之一。在本区域内无明显的长历时（24小时）暴雨中心位置，降雨高值区多沿等高线分布。比如，著名的1958年“8.13”洪水的雨情是：从8月11日晚始至12日10时左右，库车地区有阵性降雨；8月12日12时起至13日12时，开始大量降雨，特别是8月13日1时始，下了约两小时的倾盆大雨，8
月12日记录到的最大雨量：库克苏86.0mm，兰干55.1mm，千佛洞63.1mm，阿合塔西53.8mm。13日雨量减小，多数雨量站降雨量在30mm以上。
又比如，1963年8月1日到11日，库车河及周边地区也发生了较大范围的持续降雨天气，其中6至11日降水量：阿艾站20.4mm，黑孜站19.6mm，兰干站35.9mm。然而降雨并未引发库车河大洪水，兰干站洪峰
流量仅59.4m3/s。显然，此次降雨中心落在了低山及平原区。
因而，降雨强度以及雨区中心的位置，具有较大的偶然性。
2.3.2 洪水特性
库车河是一条山溪性河流，多年年平均流量11.93m3/s，实测最大洪峰流量达1940m3/s，超过了同一发源地的黑孜河、库克苏河及开都河。1958年“8.13”大洪水突袭库车县城，造成城毁人亡的灾难，使得库车河洪水载入了《中国历史大洪水》的史册。
库车河洪水的成因有二：一是区域降雨，特别是中低山区大降雨形成洪水；二是随着气温逐渐上升季节性积雪、冰川以及永久积雪消融汇入河流形成洪水。按成因，库车河洪水分为三种类型：（1）暴雨洪水；（2）冰雪消融洪水；（3）雨雪混合型洪水。
三种类型洪水中，尤以暴雨洪水最为突出。据分析，实测系列中峰值在500m 3/s以上的大洪水均为暴雨洪水；峰值在300m3/s以上的较大洪水，其主峰段亦均由暴雨形成。降雨是导致库车河大洪水的主要原因。进一步分析发现，降雨引发的洪水规模具有明显的偶然性，著名的1958年“8.13”洪水就是由山区暴雨形成的。
暴雨洪水具有陡涨陡落、峰值高、洪水过程历时短、以及洪水过程呈单峰的特点。考察峰值超过300m3/s的暴雨洪水，峰值为起涨量的6.8-30.3倍，洪水历时最长者约48小时，最短者仅11.5小时，多数在一天左右。洪水过程近似尖瘦的等腰三角形形态。场次洪水洪量差异悬殊，比如1958年“8.13”洪水历时约31.5小时，其最大24小时洪量就达51.3×106m3，约占当年径流总量的12.8%；而1993年6月中旬洪水峰值为363m3/s，洪水过程历时约25小时，次洪总量0.9×106m3，占当年径流总量不足2.3%。两者相比，洪峰值为5:1，而洪量值则是50:1。可谓十分悬殊。
库车河位于天山南坡，径流形成区平均高程较低，不利于大规模冰川及积雪发育，因而消融洪水规模不大，峰值一般不超过250m3/s。消融洪水具有起涨平缓、峰值不高、洪量较大、洪水过程为复峰型、历时长、具有一日一峰一谷以及峰值区维持时间较长的特点。
库车河大的混合型洪水并不多见。较典型的混合洪水是1970年7月下旬洪水。该次洪水发生前，库车河高山区受异常降温天气影响，突降大雪。雪停后，即出现急速升温天气，高山区积雪普遍消融，库如力以上几大支流同时发生较大消融洪水，在库如力遭遇，致使库如力河流卡口泄水不及，水面雍高。同时低山区出现降雨，两型洪水混合，库车河兰干洪水峰值达338m3/s。
2.3.3 流域水文测站
库车河上先后设立过阿艾和兰干两处国家基本水文站。阿艾水文站位于库台克力克下游，地理座标为东经83°16′，北纬42°17′，是库车河中高山区水量控制站，控制集水面积2247.8km2。该站设立于1959年，1966年撤消；2008年在原址设专用水文站，恢复水文观测，主要观测项目有水位、流量、悬移质输沙率、水面蒸发、降水等。
兰干水文站位于库车河出山口处，距上游铜场水库1.8km，是库车河水量控制站，地理座标为东经83°16′，北纬42°17′，测站以上集水面积2945.8km2，控制河长122km。该站始设于1956年9月，至2010年已有54年较完整的实测水文资料。主要观测项目有：水位、流量、悬移质输沙率、水化学、冰情、水面蒸发、降水等。
铜场水库水文自动测报系统是建立以库车县水务调度为中心，覆盖库车河流域的计算机网络，实现对雨情、水情、工程、灌溉、防洪抗旱管理
信息的实时监测，综合分析处理，为制定防洪抗旱方案和水资源优化管理和调度提供科学依据。
站网布设包括9个山区遥测雨量站、阿艾入库水文站1个、兰干出库水文站（国家基本站）1个、铜场水库信息采集处理分中心、阿克苏水文中心、库车县水务调度中心。
库车县水务调度中心：设立在库车县水利局，其职责是对铜场水库安全运行和灌区用水实施总调度管理。
阿克苏水文中心：设立在阿克苏地区水文局，在汛期（5～8月份）接收由铜场水库信息采集处理分中心发来的雨量站雨情信息和阿艾入库水
文站水位、流量和降水量信息，开展洪水预报业务，预报发至库车县水务中心和铜场水库分中心。
2.3.4 水库报汛方式及洪水预报方案
水库报汛方式：程控电话、移动通讯、卫星电话、无线电台、防汛专用网络等。
洪水预报方案包括降雨径流预报和河道相应水位（流量）预报，其中降雨径流预报根据降雨量预报流域出流断面的流量过程，结合库车河流域自然地理和水文、气象、暴雨洪水特征，铜场水库采用包含融雪计算的SRM融雪径流模型；河道相应水位（流量）预报根据河道洪水波运动原理，作出上、下站点之间传播时间的预报和下站水位（流量）的预报。
2.4 工程安全监测
（1）大坝原型观测：包括变形观测（表面变形观测、坝内变形观测）、渗流观测（浸润线观测、坝体坝基渗透压力观测、渗流量观测、绕坝渗流
观测）。
（2）泄水建筑观测
泄水建筑物进口：泄洪洞和溢洪洞进口位于坝轴线上游左岸谷坡，岩层为粉砂质泥岩、泥岩夹砂岩，岩层产状，洞脸上部表层局部覆盖有坡崩积物，岩层倾向岸里，边坡稳定性较好，洞轴线与岩层走向近直交。开挖边坡高达64～68m，为高边坡，在两洞脸之上。
泄洪洞和溢洪洞闸井基础各埋设两组单点式岩石变位计，观测基础位移。
泄水建筑物洞身：泄洪洞0+000、0+020、0+455断面设置钢筋计、应变计及渗压计。
泄水建筑物出口：泄洪洞和溢洪洞出口位于大坝下游左侧，山体边坡与岩层走向基本一致，多为顺层坡，洞轴线与岩层走向近乎垂直，开挖边坡高度为75m～90m。
（3）水库岸坡观测
铜场水库坝址区岸坡陡峻，河谷狭窄呈“V”型，大致对称，山顶高程2100-2300m，相对高差800-1000m，河谷底宽70-90m，左岸高程
1330-1370m以下为长400m、厚3-20m的崩坡积物，岸坡度34o，高程1330-1370m以上基岩裸露，总体岸坡53o，局部直立，岩层走向与河谷近斜交，岩层倾向岸里，砂岩的抗风化能力较强，粉砂质泥岩、泥岩易被风化剥蚀，突出的砂岩往往形成直立岸坡或倒坡，观测山体的变位情况。
（4）大坝下游地下水位观测
水库蓄水后，可引起坝址区地下水位的变化，为观测坝体地下水位变化情况，在坝下游设量水堰，结合坝体观测数据，综合分析大坝渗流情况。
（5）水库枢纽观测设备
观测设备清单
2.5 汛期调度运用计划
2.5.1 水库调度运用的要求
铜场水库工程是一座具有防洪、灌溉功能的综合性利用水利工程，水库调度运用应满足防洪、灌溉的要求：
（1）防洪对水库运用的要求：
防洪是水库承担的主要任务，铜场水库采用专用防洪库容的方式，防洪库容与兴利库容结合。水库汛期限制水位1310m，水库汛期从每年的6月至8月中旬水库在汛限水位运行，根据长系列径流调节计算过程分析，水库从汛末8月下旬开始蓄水（控制水位在1321.6m）。
（2）灌溉供水对水库运用的要求
库车河铜场水库下游灌区到设计水平年2010年规划灌溉面积27.08
万亩，综合毛需水量23654万m3。从径流调节计算过程分析，铜场水库作为一座具有不完全年调节功能的水库，其年内主蓄水期是8月下旬～次年2月，供水期是3月～5月，水库按灌溉需水放水。
（3）生态及环保对水库运用方式的要求
库车河下游荒漠生态区域以芦苇为主，约3.25万亩，其供水主要是库车河洪水期漫灌，由于铜场水库汛期在死水位运行，不改变库车河现状水流下泄情况，水库不影响荒漠生态漫灌的要求。
（4）水库泥沙对水库运用方式的要求
库车河来水主要是冰川积雪融水，该河的泥沙主要是由暴雨冲刷两岸沙土堆积物进入河道所致，河水含沙量大的时期主要集中在每年的夏季。库车河属多沙河流，悬移质年输沙量在181万t，为了尽最大可能减少水库泥沙淤积量，发挥水库的水量调节能力和使用年限，考虑每年汛期前后安排一定的时间进行排沙，水库调度运行方式考虑了水库排沙与蓄水的矛盾。
2.5.2 水库调度运用方案
由于库车河泥沙情况较严重，铜场水库的调度运行方式将结合库车河的径流特性，重点考虑汛期水库冲沙要求，结合水库承担的灌溉供水和防洪任务，确定每年的6月上旬～8月中旬为水库冲沙时段。在水库冲沙时段内，水库将维持在死水位运行，以利于水库进行低水头冲沙、排沙运行。
将入库径流系列按供水期特性，结合灌溉用水任务及其供水保证率要求，对2020和2010两个水平年进行长系列径流调节计算后，确定两个水平年水库调度线。
年度水库调度线表
2.5.3 调度原则
铜场水库调度图分为四个区，分别是生态供水区、农业供水区和农业